KR101560091B1 - 전기투석시스템을 이용한 h-타입 제올라이트의 제조방법 - Google Patents

전기투석시스템을 이용한 h-타입 제올라이트의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법에 관한 것으로, 양극판과 음극판 사이에 이온교환막을 설치하고 상기 양 전극에는 직류 전원을 공급하는 단계; 상기 양극판과 이온교환막 사이에는 제올라이트와 무기산 수용액을 공급하여 제올라이트에 함유되어 있는 양이온을 이온교환막을 통해 탈거시켜 음극판 방향으로 이동시킴에 의해 H-타입 제올라이트를 얻는 단계; 상기 이온교환막과 음극판 사이에는 물을 통과시켜 제올라이트로부터 탈거된 양이온을 물과 반응시킴에 의해 양이온 수산화물을 얻는 단계를 동시에 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 전기분해를 통해 양이온을 함유하는 제올라이트로부터 양이온과 제올라이트를 분리하고 이온교환막을 통해 제올라이트로부터 양이온을 완벽하게 제거하고 이를 음극판으로 보냄으로써 분리된 이온들이 제올라이트와 동일한 용액 내에 존재하지 않아 별도의 세척공정이 필요 없으며, 또한 투입되는 화학약품(산 수용액)을 가급적 소량으로 하고 발생하는 용액을 재사용함으로써 폐수발생을 미연에 방지하게 되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 환경 친화적이고 공정이 간단하여 생산속도가 빠르며, 제올라이트와 함께 투입되는 산의 농도를 이용하여 제품의 생산속도를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

Description

전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법{Manufacturing method of a H-type zeolite using electro-dialysis system}
본 발명은 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기분해를 통해 양이온을 함유하는 제올라이트로부터 양이온과 제올라이트를 분리하고 이온교환막을 통해 제올라이트로부터 양이온을 완벽하게 제거함으로써 환경 친화적이고 공정이 간단하여 생산속도가 빠름은 물론, 투입되는 산의 농도를 이용하여 제품의 생산속도를 용이하게 조절할 수 있는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 제올라이트(Zeolite)는 내부에 있는 나노크기의 구멍 속에 물분자들을 가득 채우고 있는데, 이 광석을 가열하면 내포된 물분자가 증발하여 수증기를 발생하기 때문에 “끓는(zeo) 돌(lite)”이라는 의미로 명명된 광석이다. 제올라이트는 신생대 3기층의 화산재가 속성 작용을 받아 생성된 미세한 다공질로 ①물리적 흡착력(질소, 인산가리 등 각 90 ~ 95%)과 ②화학적 양이온 치환작용(70 ~ 140meg/100g)이 뛰어나 수분외 다른 물질, 예를 들면 가스 등을 20배까지 흡수, 흡착하여 보관하고 있다가 서서히 배출하는 특이한 기능이 있어 이를 이용하여 다양한 용도가 개발되어지고 있다.
일반적으로 제올라이트 세공 속에 존재하는 양이온들은 수용액 중에서 다른 여러 가지 금속 및 유기 양이온으로 용이하게 교환되므로 이러한 성질을 이용하여 물속의 칼슘(Ca2 +)과 마그네슘(Mg2 +)을 나트륨(Na+) 이온으로 교환시켜 주어 경수(hard water)를 연수(soft water)로 변환시켜 주는데 널리 사용되고 있다. 나아가 산업분야 또는 용도에 따라 다양한 금속작용기의 제올라이트가 사용되는데, 거의 대부분 Na-타입 제올라이트를 H-타입 제올라이트로 전환하고 난 후, 금속전구체나 금속염을 투입하여 이온교환의 방법으로 필요한 구조를 갖는 제올라이트를 제조한다. 이러한 이유로 본 발명은 관련 산업에 미치는 영향이 상당히 크다고 할 수 있다.
상기와 같은 양이온이 함유된 제올라이트에서 양이온을 분리하여 H-타입(H-type)의 제올라이트로 전환하는 방법으로 종래의 기술은 크게 두 가지로 분류된다.
첫 번째 기술은, 양이온이 함유된 제올라이트에 무기산을 투입하여 무기산과 양이온의 중화염 형성을 통해 제올라이트로부터 양이온을 제거하는 방법이다. 이는 산에 의해서 제올라이트 구조가 손상될 수 있고 염이 용액 속에 남아 있어 세척공정이 필요한 단점이 있다. 즉 제올라이트의 구조 손상을 방지하기 위해 산의 투입을 미량을 천천히 투입해야 하기 때문에 공정시간이 과다하게 소요된다.
두 번째 기술은, 첫 번째 기술을 조금 개선한 방법으로 양이온이 함유된 제올라이트에 암모늄클로라이드(NH4Cl)를 투입하여 NH4-타입 제올라이트를 중간물질로 생성시킨 후, 전기로에서 배소하여 NH3이온을 제거하여 H-타입 제올라이트를 최종 생산하는 방법이다. 상기 기술은 암모늄기의 사용으로 여러 공정에서 암모니아 냄새를 유발하고 특히 배소공정의 경우 스크러버 등의 배가스 처리공정이 필요하며, 또 공정 중 염이 발생함으로 인하여 세척공정이 반드시 필요하다.
그러나 상기 두 가지의 원천 방법들은 공정비용이 과다하게 소모되고 세척공정 및 배가스 처리공정이 수반되어 환경오염을 유발할 수 있다. 즉 상기 기존 기술들의 공통점이 이온친화도에 의한 이온교환반응에 기초하고 있기 때문에 이온교환 후에도 동일한 용액 속에 탈 이온들이 함께 존재함으로써 세척공정의 수반 없이 H-타입 제올라이트를 완벽하게 분리하는데 한계가 있는 실정이다. 또한, 이온교환을 하기 위해 과량의 화학약품을 투입함으로써 공정단가가 상승하고 세척공정과 용액의 재사용이 불가능하여 폐수가 발생하는 등 심각한 환경문제를 야기한다.
본 발명과 관련된 선행기술을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제1989-0003622호(공개일 : 1989. 04. 15)(우선권주장 : 미국특허출원 제091,612호, 제091,613호, 1987. 08. 31)에서 질소 유기지향제 그리고 실리카원, 알루미나원 및 알카리금속 양이온원을 함유한 것으로 결정성 제올라이트 합성에 적합한 수성의 반응 혼합물을 형성하고; 상기 반응 혼합물을 결정의 핵형성이 시작될 때까지 82-127℃의 온도로 유지시키고; 이어서 결정성 제올라이트의 결정화가 일어날 때까지 132-177℃의 온도로 유지시키는 단계로 이루어진 결정성 제올라이트의 합성방법에 관한 기술이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0086958호(공개일 : 2013. 08. 15)(국제공개번호 WO 2012/002367, 2012. 01. 05)에는 실리카원, 알루미나원, 알칼리원 및 물을 함유하는 겔과 제올라이트의 종결정을 반응시켜 그 제올라이트와 동종의 골격 구조를 갖는 제올라이트를 제조하는 방법으로서, 상기 겔만으로 제올라이트를 합성하였을 때 합성된 그 제올라이트가 컴포지트 빌딩 유닛으로서, 목적으로 하는 제올라이트의 컴포지트 빌딩 유닛 중 적어도 1종을 포함하는 조성의 겔을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0047329호(공개일 : 2006. 05. 18)(우선권주장 : 미국특허출원 제10/831,729호, 2007. 04. 23)에서는 톨루엔 메틸화 반응에서 제올라이트 촉매의 파라-크실렌 선택성을 증가시키는 제올라이트 촉매 변형 방법으로, 이 방법에는 ZSM-5형 제올라이트와 인 화합물 수용액의 슬러리를 형성시키는 단계; 슬러리로부터 물을 제거하여 유기인 증착에 의한 촉매 상의 인 침착 없이 스팀처리하지 않은 인 처리 ZSM-5 제올라이트 촉매를 제공하는 단계; 생성된 스팀처리하지 않은 인 처리 ZSM-5 제올라이트 촉매는 0.2ml/g 이하의 기공 부피를 가지며, 톨루엔 메틸화에서 사용시 80%를 초과하는 혼합 크실렌 중 파라-크실렌 선택성을 제공한다.
한편, 본 발명은 기존의 화학약품의 의한 이온교환법이 아니라 전기에너지와 이온교환막으로 구성된 보다 간단한 공정의 전기투석시스템을 이용함으로써 폐수발생이 전혀 없고 생산속도가 향상된 것이 특징이며, 이에 따른 가공비 절감 및 부산물 판매에 따른 부가가치 창출에 효과적인 공정으로 동일한 전위차(전압)에서 전환속도를 제어할 수 있는 H-타입 제올라이트의 제조방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
대한민국 공개특허공보 제1989-0003622호(공개일 : 1989. 04. 15) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0086958호(공개일 : 2013. 08. 15) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0047329호(공개일 : 2006. 05. 18)
본 발명의 목적은 전기분해를 통해 양이온을 함유하는 제올라이트로부터 양이온과 제올라이트를 분리하고 이온교환막을 통해 제올라이트로부터 양이온을 완벽하게 제거하고 이를 음극판으로 보냄으로써 분리된 이온들이 제올라이트와 동일한 용액 내에 존재하지 않아 별도의 세척공정이 필요 없으며, 또한 화학약품(산 수용액)을 가급적 소량으로 하고 발생하는 용액을 재사용함으로써 폐수발생을 없도록 한다. 따라서 본 발명은 환경 친화적이고 공정이 간단하여 생산속도가 빠름은 물론, 제올라이트와 함께 투입되는 산의 농도를 이용하여 제품의 생산속도를 용이하게 조절할 수 있는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 전기투석시스템을 이용하여 제올라이트에 함유된 양이온을 분리하는 방법에 있어서, 양극판과 음극판 사이에 이온교환막을 설치하고 상기 양 전극에는 직류 전원을 공급하는 단계; 상기 양극판과 이온교환막 사이에는 제올라이트와 무기산 수용액을 공급하여 제올라이트에 함유되어 있는 양이온을 이온교환막을 통해 탈거시켜 음극판 방향으로 이동시킴에 의해 H-타입 제올라이트를 얻는 단계; 상기 이온교환막과 음극판 사이에는 물을 통과시켜 제올라이트로부터 탈거된 양이온을 물과 반응시킴에 의해 양이온 수산화물을 얻는 단계를 동시에 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 직류 전원을 공급하는 단계의 전압은 1.8 ~ 5V로 공급되며, 상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서의 양이온은 Na이온, K이온, Ca이온, Mg이온, Li이온 중에서 선택되는 어느 1종 이상으로서, 상기 무기산은 질산, 황산, 염산, 초산 중에서 선택되는 어느 1종인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서 부산물로 얻어지는 무기산 수용액은 분리하여 재사용하고 산소(O2)는 회수하며, 그리고 상기 양이온 수산화물을 얻는 단계에서 부산물로 얻어지는 수소(H2)는 회수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 전기분해를 통해 양이온을 함유하는 제올라이트로부터 양이온과 제올라이트를 분리하고 이온교환막을 통해 제올라이트로부터 양이온을 완벽하게 제거하고 이를 음극판으로 보냄으로써 분리된 이온들이 제올라이트와 동일한 용액 내에 존재하지 않아 별도의 세척공정이 필요 없으며, 또한 투입되는 화학약품(산 수용액)을 가급적 소량으로 하고 발생하는 용액을 재사용함으로써 폐수발생을 미연에 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 환경 친화적이고 공정이 간단하여 생산속도가 빠르며, 제올라이트와 함께 투입되는 산의 농도를 이용하여 제품의 생산속도를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 Na이온을 함유하는 제올라이트를 원료로 사용하여 본 발명에 의한 H-타입 제올라이트의 제조방법을 나타내는 구성도이다.
본 발명에 따른 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 양극판과 음극판 사이에 이온교환막을 설치하고 상기 양 전극에는 직류 전원을 공급하는 단계; 상기 양극판과 이온교환막 사이에는 제올라이트와 무기산 수용액을 공급하여 제올라이트에 함유되어 있는 양이온을 이온교환막을 통해 탈거시켜 음극판 방향으로 이동시킴에 의해 H-타입 제올라이트를 얻는 단계; 상기 이온교환막과 음극판 사이에는 물을 통과시켜 제올라이트로부터 탈거된 양이온을 물과 반응시킴에 의해 양이온 수산화물을 얻는 단계를 동시에 포함하여 이루어진다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 각 단계별 공정을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 예시하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 전원공급부, 전극부, 이온교환막 등으로 간단하게 구성되어 있으며, 하기 공정단계가 동시 연속적으로 이루어진다.
종래 기존 기술들의 공통점이 이온친화도에 의한 이온교환반응에 기초하고 있는 실정으로 이온교환 후에도 동일한 용액 속에 탈이온들이 함께 있는 것이 특징이다. 이러한 특징은 세척공정의 수반 없이 완벽하게 H-타입 제올라이트를 분리하는데 한계가 있다. 또한, 이온교환을 실시하기 위해 과량의 화학약품을 투입하여야 하기 때문에 공정단가가 상승하고 세척공정과 용액의 재사용이 불가능해 폐수가 발생하는 등 심각한 환경문제를 야기한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 제올라이트로부터 분리된 이온들이 제올라이트와 동일한 용액 내에 존재하지 않도록 하고 투입되는 화학약품을 가급적 소량으로 함으로써 세척공정을 없애고 발생하는 용액을 재사용하여 폐수발생을 없도록 한다. 이러한 원리를 기본으로 하여 본 발명에서는 이온친화도가 아닌 전기분해방법에 의해 양이온을 제올라이트로부터 분리하고 분리된 양이온을 이온교환막을 통해 음극판으로 보냄으로써 제올라이트와 동일한 용액 내에 분리된 양이온이 존재하지 않도록 하여 세척공정을 필요하지 않도록 한 공정이다. 또한, 본 발명에서는 제올라이트로부터 양이온을 분리하는데 개시제로 미량의 산을 투입하는바, 투입된 산을 반복하여 재사용하고 공정완료 후, 여과공정에서 함수에 의해 발생하는 손실(loss)만을 보충함으로써 폐수발생이 전혀 없도록 한다.
본 발명은 양극판과 음극판 사이에 이온교환막을 설치하고 상기 양 전극에는 직류전원을 공급하는데, 전압이 5V 이상에서는 물의 전기분해가 과다하게 발생할 수 있기 때문에 전압은 5V를 넘지 않는 범위에서 실시하여야 하며, 아울러 최소기전력 1.8V 이하에서는 물이 전기분해되지 않아 이온화가 일어나지 않는다는 사실을 발견한 바, 본 발명을 원활하게 실시하기 위해서는 상기 양 전극판에 공급되는 직류 전원의 전압을 반드시 1.8 ~ 5V 이내로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 양극판과 이온교환막 사이에는 제올라이트와 무기산 수용액을 공급하여 제올라이트에 함유되어 있는 양이온을 이온교환막을 통해 탈거시켜 음극판 방향으로 이동시킴에 의해 H-타입 제올라이트를 얻는데, 투입되는 산농도의 경우 산에 의한 제올라이트의 구조 파괴 때문에 0.1wt% 이하로 한정하여 실시하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 0.03wt% 정도로 하는 것이 좋다. 이로 인하여 상기 H-타입 제올라이트는 분리된 이온들이 제올라이트와 동일한 용액 내에 존재하지 않아 별도의 세척공정이 필요 없으므로 공정이 간단하고 환경 친화적이다.
상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서의 양이온은 Na이온, K이온, Ca이온, Mg이온, Li이온 중에서 선택되는 어느 1종 이상이며, 상기 무기산은 그 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만 일반적으로 질산, 황산, 염산, 초산 중에서 선택되는 어느 1종을 사용함으로써 개시제의 역할을 수행한다. 무기산의 경우 순간적으로 양이온과 제올라이트의 결합을 끊어주고 다시 용액 내에서 무기산으로 되돌아오기 때문에 상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서 부산물로 얻어지는 무기산 수용액은 분리하여 재사용하는 것이 가능하고 산소(O2)는 회수하게 된다.
그리고 상기 이온교환막과 음극판 사이에는 물을 통과시켜 제올라이트로부터 탈거된 양이온을 물과 반응시킴에 의해 양이온 수산화물을 얻게 되는데, 상기 양이온 수산화물, 예를 들면 NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, LiOH 등과 함께 얻어지는 수소(H2)는 부산물로 회수함으로써 더욱 경제적인 공정을 갖추게 되는 것이다.
다음으로, 상기 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법에 대한 실시예를 살펴보기로 하되, 본 발명은 수많은 실험을 거쳐 완성되었으나, 이하에서는 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있을 정도의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.
본 발명을 실시하기 위해 Na이온을 함유한 4A형, X형, Y형 제올라이트 및 ZSM 등의 합성제올라이트와 천연제올라이트를 출발물질로 하여 진행하였으며, 이때 양이온 불순물의 함량은 약 5wt%였다. 이를 처리하기 위해 전원공급장치, 이리듐과 탄탈 혼합물이 코팅된 티타늄재질의 양극판과 코팅되지 않은 티타늄재질의 음극판을 전극으로 사용하였고 양이온교환막을 음극판과 양극판 사이에 배치하였으며, 이러한 전기분해장치에 의해 음극판과 양이온교환막 사이에는 물을 펌프로 순환식으로 공급하고 양이온교환막과 양극판 사이에는 제올라이트가 포함된 용액을 순환시킨다.
또한, 제올라이트가 함유된 용액은 물 18리터(L)에 제올라이트 1킬로그램(㎏)을 투입하고 두 가지 용액의 온도는 상온으로 한다. 그리고 기본적으로 제올라이트 혼합용액에 개시제로 투입하는 산은 질산으로 한다. 이때의 질산용액은 60wt%의 시약급을 사용하였으며, 용액의 농도는 순수질산 혹은 순수 산의 wt%로 표시하였다.
그리고 Na이온의 분리 정도는 아래의 1몰 분해에 필요한 전하량과 총 전류 흐름량을 통해 계산할 수가 있다. 또한, 회수된 용액으로부터 중화 적정하여 확인할 수도 있다. 본 발명에서는 주로 순간 전류를 기준으로 분리 정도와 속도를 계산한다. 용액 속의 Na 분리가 완벽하게 될 경우, 분리할 Na이온이 없기 때문에 전류가 흐르지 않는다. 이러한 현상을 공정의 완료로 인식하면 되기 때문에 완벽한 분리가 가능하다.
- 하나의 전자를 이온화하기 위한 필요 전하량: 1.67 X 10-19 C
- 1몰의 Na를 분리하기 위한 전하량: 1.602 X 10-19 X 6.02 X 1023 = 100,534 (C/mol)
하기 실시예는 최적의 전압범위, 개시제인 산의 농도범위를 설정하고 각각의 실험을 실시하였다. 모든 실험에서 완료시점은 양이온의 함량을 인지하고 있을 경우, 상기 전자 하나가 이온화되기 위한 전하량과 투입된 전하량을 확인하여 이론적으로 예측할 수 있으며, 양이온의 함량을 인지하지 못할 때는 전압 4V에서 전류의 흐름이 미미할 때(대략 1A 이하)를 완료시점으로 할 수 있다.
[실시예 1]
Na이온을 함유한 4A형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압조건은 1V, 2V, 2.5V, 3V, 3.5V, 그리고 4V에 대해서 실험을 하였다. 이때의 투입산은 질산으로 하였고 질산의 농도는 0.03 wt%로 고정하여 실시하였다. 이에 대한 결과는 하기 [표 1]과 같으며, 2V 이상의 전압에서 Na이온의 분리가 조금씩 가능하다는 것을 보여주고 있고 전압이 상승할수록 분리속도가 향상됨을 확인 할 수 있다.
Figure 112014046108772-pat00001
[실시예 2]
Na이온을 함유한 X형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.03wt%인 10L 용액으로 실시하였다.
[실시예 3]
Na이온을 함유한 Y형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.03wt%로 실시하였다.
[실시예 4]
Na이온을 함유한 ZSM 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.03wt%로 실시하였다.
[실시예 5]
천연제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.03wt%로 실시하였다.
하기 [표 2]는 실시예 1의 결과로부터 전압을 4V로 고정하고 개시를 위해 투입되는 질산에 농도는 0.03wt%일 때 상기 실시예 2 내지 실시예 5에 대한 결과로서, Na이온을 함유한 여러 가지 제올라이트에 대하여 종류에 따라 약간의 분리속도 차이는 있으나 모두 본 기술을 적용할 수 있음을 보여준다.
Figure 112014046108772-pat00002
[실시예 6]
K이온을 함유한 4A형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.3wt%로 실시하였다.
[실시예 7]
Ca이온을 함유한 4A형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.3wt%로 실시하였다.
[실시예 8]
Mg이온을 함유한 4A형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.3wt%로 실시하였다.
[실시예 9]
Li이온을 함유한 4A형 제올라이트 1kg을 투입하고 전압 4V, 질산농도 0.3wt%로 실시하였다.
하기 [표 3]은 실시예 6 내지 실시예 9에 대한 결과로서, 4A형 제올라이트에 함유된 여러 가지 양이온에 대하여 전자친화도에 따라 분리속도에 차이가 있음을 확인할 수 있으며, 동시에 다양한 양이온이 복합적으로 함유된 제올라이트에도 적용이 가능함을 보여준다.
Figure 112014046108772-pat00003
위와 같이, 본 발명의 제조방법으로부터 얻어진 H-타입 제올라이트는 통전되는 전류 측정이나 PH 측정 등을 통해 Na이온, K이온, Ca이온, Mg이온, Li이온 등과 같은 양이온이 99.99% 이상 제거될 수 있음을 확인하였는바, 본 발명은 별도의 세척공정 없이 순수 H-타입 제올라이트가 제조될 수 있음은 물론, 환경 친화적이고 공정이 간단하여 생산속도가 빠를 뿐 아니라 제올라이트와 함께 투입되는 산의 농도를 이용하여 생산속도를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
따라서 본 발명의 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능한 것으로, 제올라이트는 고무산업, 비료산업, 농약, 비누, 세제, 종이, 특히 촉매산업과 기체 흡착의 원리를 이용한 환경산업 등 그 용도가 다양하고 용도에 따라 각기 다른 기능을 필요로 하기 때문에 여러 가지 형태의 제올라이트가 필요한 실정 하에서 H-타입 제올라이트는 기능성을 부여하기 위한 기본적 출발 물질이다. 본 발명은 이러한 기본 물질을 환경 친화적이고 저렴한 공정단가로 생산속도를 조절하면서 생산할 수 있는 기술로서 관련 산업에 이용가능성이 매우 크다 할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전기투석시스템을 이용하여 제올라이트에 함유된 양이온을 분리하는 방법에 있어서,
    양극판과 음극판 사이에 이온교환막을 설치하고 상기 양 전극에는 직류 전원을 공급하는 단계;
    상기 양극판과 이온교환막 사이에는 제올라이트와 무기산 수용액을 공급하여 제올라이트에 함유되어 있는 양이온을 이온교환막을 통해 탈거시켜 음극판 방향으로 이동시킴에 의해 H-타입 제올라이트를 얻는 단계;
    상기 이온교환막과 음극판 사이에는 물을 통과시켜 제올라이트로부터 탈거된 양이온을 물과 반응시킴에 의해 양이온 수산화물을 얻는 단계;
    를 동시에 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직류 전원을 공급하는 단계의 전압은 1.8 ~ 5V로 공급되는 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서의 양이온은 Na이온, K이온, Ca이온, Mg이온, Li이온 중에서 선택되는 어느 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서의 무기산은 질산, 황산, 염산, 초산 중에서 선택되는 어느 1종인 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 H-타입 제올라이트를 얻는 단계에서 부산물로 얻어지는 무기산 수용액은 분리하여 재사용하고 산소(O2)는 회수하는 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 양이온 수산화물을 얻는 단계에서 부산물로 얻어지는 수소(H2)는 회수하는 것을 특징으로 하는 전기투석시스템을 이용한 H-타입 제올라이트의 제조방법.
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